本應用筆記介紹了 ISLA11xP50 模數轉換器 (ADC)。本文的目的是提供有關 ISLA11xP50 輸出數據定時和同步程序的基本信息。

使用當前的 FPGA 技術可以輕松地從 ISLA11xP50 ADC 捕獲數據。源同步 LVDS 接口以 250MHz 時鐘提供高達 500MHz 的 DDR 輸出數據。時鐘和數據在 ±250ps 內對齊，在 500MSPS 運行時在整個工藝、電壓和溫度范圍內提供 1.5ns 的寬保證數據有效區域。

在內部，輸入時鐘立即被二分頻，以便以輸出采樣率的一半為兩個 ADC 內核提供時鐘。即使 500MSPS 輸出數據流由兩個交錯式 ADC 內核生成，輸出數據也始終以已知順序從單個 ISLA11xP50 傳送。由于二分頻的不確定輸出相位，具有對齊輸入時鐘邊沿的多個 ADC 可能沒有對齊的輸出時鐘邊沿。CLKOUTP 信號可以在輸入時鐘的上升沿為高電平或低電平，除非特別強制為已知狀態。

ISLA11xP50 包括同步功能，可以更輕松地設計需要同步采樣或進一步交錯采樣的系統。同步可能就像使用單個 ADC 輸出數據時鐘或 CLKDIVRST 引腳來強制同步一樣簡單。更復雜的方法可以使用 PHASE_SLIP 寄存器來調整時序。最佳方法取決于許多因素，包括時序余量、FPGA 系列、FPGA 設計工具和印刷電路板 (PCB) 限制。在 500MSPS 操作時，CLKDIVRSTP 建立和保持時序對于某些設計可能具有挑戰性。通過門控 ADC 輸入時鐘以提供額外的裕量，可以有效地放寬這些時序要求。

輸出時序

ISLA11xP50 輸入時鐘和數據通過 ISLA11xP50 以類似的延遲路徑傳播，以放寬數據捕獲時序要求。ADC 輸出 DATA 將在 CLKOUTP 信號的 ±250ps 內從一個樣本轉換到下一個樣本；在 500MSPS 時留下 1.5ns 的寬數據有效窗口。CLKOUTP 將在 1.8V 和 +25°C 時從 CLKP 延遲 2.6ns 至 3.3ns，如圖 1 所示，或在從 -40°C 至 1.7V 至 1.9V 的整個推薦工作范圍內延遲 2.0ns 至 3.6ns +85°C。

內部運作

ISLA11xP50 的交錯操作需要將 500MHz 輸入時鐘除以 2，以便每個內核以 250MSPS 進行采樣。圖 2 顯示了 ADC 內部時鐘電路的概念圖。時鐘分頻器通常在隨機狀態下從上電復位中出來，因此輸出時鐘相位（圖 2 中的 CLK_A、CLK_B）是不確定的。在使用單個 ADC 的正常操作中，未知時鐘相位無關緊要，輸出采樣順序始終正確。同步多個 ADC 時可能不是這種情況。CLKOUTP 相位的不確定性意味著 CLKOUTP 上升沿可能不會跨由同一時鐘源驅動的多個 ADC 對齊。如圖 3 所示，這種可能的相位差會導致所捕獲數據的采樣時間和序列出現意外差異。

同步

ISLA11xP50 提供兩種機制來控制輸出時鐘相位：

CLKDIVRSTP 引腳提供了同步多個 ADC 的最簡單方法。當 CLKDIVRSTP 在數據表設置和保持時間內設置為高電平時，CLKOUTP 信號將始終被強制為已知相位。將 CLKP 和 CLKDIVRSTP 路由到具有相同 PCB 延遲的多個 ADC 允許所有 ADC 同時設置為相同的采樣相位。斷言 CLKDIVRSTP 可能會導致內部 DLL 失去鎖定長達 52μs。在此 52μs 周期后，可能會捕獲有效數據。此過程必須在每次電源循環或 ADC 復位后完成。

可以寫入 PHASE_SLIP 寄存器 (0x71) 以有效地反轉 CLKOUTP 信號。用戶測試模式允許輸出一對已知值，但使用這些值來識別時鐘相位關系比使用 CLKDIVRSTP 需要更多的 FPGA 代碼。與 CLKDIVRSTP 同步后，PHASE_SLIP 寄存器可用于延遲輸出數據以進一步交錯多個 ADC。

如果 CLKDIVRSTP 需要寬松的建立和保持時間，則可以關閉輸入時鐘，將 CLKDIVRSTP 設置為高電平，然后重新啟用時鐘。必須使用無毛刺時鐘門控電路以確保可靠運行。

編輯：hfy